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材料物理与化学培养方案
2016-04-21 17:11   审核人:   (查看次数)

一、主要研究方向及其学术队伍

研究方向一: 半导体光伏及光探测材料

本研究方向的主要研究内容、特色和意义

1) 硫属化合物半导体光伏薄膜材料的研制及应用

2) 纳米及粉体半导体光伏材料的制备、结构与性能研究

3) 纳米及薄膜光探测材料的研制与应用

当前,世界各国对特殊可利用再生能源,包括地热能源、太阳能电池、生物燃料等加大了研究力度,这是为了适应未来能源发展的多样性需求。新型太阳能电池研究尤为引起重视。现已开发应用的半导体太阳电池材料主要是单晶硅、GaAs,由于其制备工艺的复杂和价格高,限制了广泛应用的可能性。作为新一代的半导体材料黄铁矿型FeS2,具有远高于单晶硅的光吸收系数和自然界的丰富储量,已引起极大的关注。该研究的主要目的是通过对具有巨大潜力的半导体太阳电池吸收体材料FeS2,CdTe的制备方法、结构及性能的研究,寻找传统的太阳电池材料单晶硅的替代材料,为新型半导体太阳电池的研制提供充分的实验数据和理论依据;同时对半导体材料研制中的基本物理、化学问题,如光电性能、材料微结构、各种缺陷态、界面态光吸收等进行深入探讨。

硫属化合物半导体是指含有硫(S)、硒(Se)、碲(Te)元素的化合物半导体,它们在能源材料、配位化学、固体化学及红外探测中具有不可替代的重要性。其中黄铁矿(pyrite)型二硫化铁(FeS2)作为新型半导体太阳电池材料,具有合适的直接能隙宽度(Eg=0.95-1.1eV)和很高的光吸收系数(当λ≤1μm时,α≥105cm-1),理论光电转换效率可达20%,很适合作为薄膜太阳能电池吸收体材料.而且其组成元素储量丰富、无毒,具有很好的环境相容性,对于光电化学和光电薄膜电池应用有很好的开发前景,很可能成为硅(Si)太阳电池的替用材料.近年来已日益引起国内外研究人员的广泛关注。而硫属化合物半导体,如CdTe等亦显示了同样诱人的独特性能。此外,纳米晶太阳电池材料也是当前半导体光伏电池研究方面的热点之一。本研究的目的是制备出适合半导体太阳能电池应用的FeS2基复合薄膜及探明硫属化合物半导体纳米晶薄膜在太阳能电池中的应用前景。同时通过对制备工艺,微结构及基本物化性能的研究,如复合薄膜表面界面特性、环境条件、掺杂改性、复合膜光电转换机理、纳米晶薄膜的构型和特性等的研究,探索制备高性能半导体太阳能电池的途径。

研究方向二: 磁性材料

本研究方向的主要研究内容、特色和意义

1) 磁性薄膜材料的制备、结构及性能研究: 厚度在1微米以下的强磁性(铁磁性和亚铁磁性)材料,简称磁膜材料。磁膜材料使用时需附于弱磁性材料的基片上,而它的磁特性取决于其制备方法和工艺条件。本方向的研究重点是探索磁性薄膜材料合成的新途径,研究磁性薄膜材料的性能和应用于敏感材料的可能性,特别是对隧穿磁电阻效应的深入研究,极大地促进了自旋电子学这一凝聚态物理新兴学科的发展和建立。

2) 块体纳米及非晶态合金磁性材料的制备、表征与应用: 与传统磁性材料相比,纳米以及非晶态磁性合金具有非常优异的机械性能和磁性能,表现出巨大的商业应用前景。而纳米及非晶态合金材料的制备,特别是它们块体形式的制备,是目前这个领域的难点和热点。本方向研究主要集中以下几个方面:探索新的制备方法来获得块体非晶态磁性合金,并对获得的块体磁性非晶态合金的磁性能和机械性能进行表征和研究,并探索其的商业应用可能;块体非晶态磁性合金晶化行为的研究,并通过此途径来制备块体纳米磁性合金;研究大过冷态下合金的凝固行为,并通过此途径来制备块体纳米合金;对获得的块体纳米合金的磁性能和机械性能进行表征和研究,并探索其的商业应用可能。

二、 培养目标

1.培养目标

本专业培养培养热爱社会主义祖国,德、智、体全面发展的材料物理与化学方面的高级专门人才。具有材料物理与化学及其相关领域较坚实的理论基础和系统的知识技能,熟悉本专业国际研究动态,具有从事科研和承担专门技术工作的能力,成为积极为社会主义祖国现代化建设服务、在材料物理与化学领域能够做出创造性成果的高级科技及教学人才。

2.培养方式

采取理论学习和科研相结合,导师指导和课题小组集体指导、培养相结合,充分发挥导师的主导作用和研究生的主动性,以灵活的方法培养研究生的独立工作能力和科研创新能力。

3.学习年限

一般为三年(在职人员为三至四年),其中课程学习时间一年半,学位论文时间一年半。

三、本专业硕士研究生课程学习及学分的基本要求

学位公共课 须修 3 门; 8学分(政治理论课2门,4学分;第一外国语4学分)

专业外语 须修 1 门; 1学分

学位基础课 须修 3 门; 12学分

学位专业课 须修 2 门; 8学分

前沿讲座(含讨论班) 须参加 次; 2学分

教学实践与社会调查 2学分

跨一级学科课程 须修 1 门; 2学分

专业选修课程 须修 2 门; 4 学分

任选课

四 — 1 本专业硕士研究生课程设置

四 、硕士研究生前沿讲座课(含讨论班)的基本要求

1.讲座课或讨论班的基本范围或基本形式

讲座课主要由本系正副教授讲授物理学某一领域的最新进展和本人在这一领域的工作。讨论班主要是在本研究室的范围内参加有关课题和研究工作的讨论。

2.次数、考核方式及基本要求

研究生参加讲座课和讨论班的次数不少于10次,讲座课要求做认真的记录,并写出心得体会;讨论班要求积极发表自己的见解。

五、本专业硕士研究生文献阅读的主要经典著作、专业学术期刊目录

序号

著作或期刊的名称

作者或出版者

是否必读

备注

1

Phys. Rev. Lett.

APS

2

Phys. Rev.

APS

3

J. Crystal Growth

Elsevier

4

Phys. Lett.

Elsevier

5

J. Phys.

IOP

6

Appl. Phys. Lett.

AIP

7

J. Appl. Phys.

AIP

8

Principles of condensed matter physics

P.M.CHAIKIN, CAMBRIDGE PRESS

9

Statistical Mechanics

P.K.Pathria, Elsevier Pte Ltd.

10

Phase Transformations in Metals and Alloys(2nd Edition)

Porter, D. A.; Easterling, K. E., CRC, 1992

11

Transmission Electron Microscopy: a textbook for materials science

C. Barry. Carter, David Bernard Williams, Springer, 1996

12

Materials Science and Engineering R

Elsevier

13

Materials Science and Engineering R

Elsevier

14

Nano Letters

ACS

15

Advanced Materials

Elsevier

16

Chemical Physics Letters

ACS

17

J. PHYS. CHEM. B

ACS

18

铁磁性物理

近角聪信

19

现代磁性材料原理和应用

R.C.O’Handley( 奥汉德利 )

20

电子薄膜材料

(曲喜新、杨邦朝等著,科学出版社)

六、学位论文的基本标准

通过查阅大量的参考资料和社会调查,根据本专业的特点及发展方向,结合经济建设需要选择学位论文题目。开题报告内容应包括:研究工作意义、国内外研究现状分析、研究目标、研究内容和拟解决的关键问题,说明采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析。着重说明创新之处,预期进展和预期研究成果。开题报告最迟在第3学期末完成。

学位论文评分分为优、良、合格。

优:研究工作技术路线正确、可行、有创新,工作难度较大,工作量大,论文达到国内先进水平。

良:研究工作技术路线正确、可行,工作有一定的难度,工作量较大,论文属国内一般水平。

合格:研究工作技术路线基本正确,论文属区内一般水平。

七、本学科硕士研究生须具备的科研能力与水平的基本要求

科研能力的培养是本专业研究生培养工作的重要内容,它始终贯穿于整个培养工作的各个环节。通过课程学习、论文选题和研究过程,使研究生具备以下科研能力:能查阅国内外参考资料,跟踪本专业国内外最新动态;能够综合运用所学知识进行正确思维、判断,独立承担科研工作的能力;具有较强的团队合作能力;具有严谨细致、实事求是的科学作风,不怕困难、勇于探索的坚韧精神。

在教师指导下,研究生参加本专业研究课题(如国家自然科学基金项目)的研究工作。参加省部以上学术交流会至少 1次,在国内外刊物上至少发表 1篇学术论文。

八、本专业硕士研究生实践能力培养的基本要求

研究生应积极参加校、系的有关政治学习和社会公益活动,以提高思想政治素质和进行社会工作的能力,经常参加研究室的学术讨论和各种学术交流活动。勇于提出自己的学术观点,以提高创新能力、分析和解决问题的能力,积极撰写论文,力争做到思想新颖、观点明确、数据可靠、文字精练。

研究生学习期间应承担一学期的物理实验(基础物理或近代物理)教学任务,并对物理实验的目的、内容及考核方法等提出改革或改进建议;或者承担一学期本科生理论课的辅导和批改作业的任务,并对该课程的重点、难点和如何提高教学质量提出建议。

在开题报告前利用一个月左右的时间到区内外进行调研,结合本专业特点和经济发展的需要,做好开题报告。

为研究生配备计算机,要求会使用各种软件、熟练操作计算机。

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